Gigantes vermelhas: vozes profundas de estrelas medem expansão do universo

Um estudo recente publicado na revista The Astrophysical Journal Letters está propondo uma nova régua de medição da taxa de expansão do universo: sinais sonoros emitidos por estrelas gigantes vermelhas. Essas oscilações acústicas permitem "medir melhor as distâncias cósmicas, usando o método da 'ponta do ramo gigante vermelho (TRGB)'", explica o primeiro autor, Richard Anderson, da Escola Politécnica Federal da Lausanne, na França. 

O parâmetro TRGB se refere às estrelas gigantes vermelhas da ponta desse ramo, que faz parte do diagrama de Hertzsprung-Russell, um gráfico muito usado em astronomia para classificar estrelas de acordo com sua luminosidade e temperatura efetiva. 

Gigantes vermelhas são estrelas envelhecidas que vão assumindo a tonalidade avermelhada à medida que expandem a camada de queima de hidrogênio, já insuficiente no núcleo. O chamado “ramo gigante vermelho” é um desvio causado pelo aumento do brilho da estrela, e sua "ponta" é, na verdade, o ponto crítico que leva a um aumento na taxa de fusão do hélio, com aumento rápido e violento do brilho, e da temperatura superficial. 

Resolvendo a tensão de Hubble

Naturalmente, quando os autores falam em oscilações acústicas de gigantes vermelhas, essas pulsações nada tem a ver com o som como o conhecemos. O fenômeno se refere a ondas de pressão que se propagam desde o interior da estrela e podem ser detectadas por meio de mudanças em sua luminosidade. Assim, a transmissão dessas "notas profundas" torna-se uma terceira forma de medir o cosmos.

Embora os dois métodos tradicionais de medir a expansão do universo — Fundo Cósmico de Micro-ondas (CMB) e Escada de Distância — sejam amplamente aceitos, eles produzem resultados divergentes, o que é conhecido como tensão de Hubble. Antes aceitáveis, atualmente essas discrepâncias são incompatíveis com novos instrumentos, como o Telescópio James Webb. 

Isso significa que um dos métodos (ou a forma como o interpretamos) está errada, dizem os cientistas, mas eles não sabem qual nem por quê. Por isso, o novo método pode funcionar como um "desempate". 

Oscilações acústicas lidas como flutuações de brilho

Examinando gigantes vermelhas da Grande Nuvem de Magalhães, os autores descobriram que todas as estrelas no TRGB mudam seu brilho de tempos em tempos, ou seja, as ondas sonoras passam através delas, como terremotos terrestres, fazendo com que oscilem. No novo estudo, os pesquisadores estão usando essa vibração para distinguir as estrelas por idade. 

Como as gigantes vermelhas mais jovens perto TRGB são menos brilhantes que suas "primas" mais velhas, explica Anderson, as oscilações acústicas lidas como flutuações de brilho permitem "compreender com que tipo de estrela estamos a lidar: as estrelas mais velhas oscilam a frequência mais baixa, assim como um barítono canta com uma voz mais profunda do que um tenor".